Ano ang mga pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga mababang ingay na RF amplifier at mga amplifier ng Power RF?

Sa teknolohiya ng World of Radio Frequency (RF), ang mga amplifier ay may mahalagang papel sa pagtiyak ng mga signal ay ipinadala at natanggap na may kinakailangang kalinawan, lakas, at katatagan. Mula sa mga mobile na komunikasyon hanggang sa mga link sa satellite at mga sistema ng radar, RF amplifier ay ang gulugod ng mga modernong wireless network. Kabilang sa iba't ibang uri ng RF amplifier, Mababang mga amplifier ng ingay (LNAs) at Power Amplifier (PAS) ay dalawa sa pinaka kritikal. Habang ang parehong nagsisilbi sa pangkalahatang pag -atar ng pagpapalakas ng mga signal, naiiba sila nang malaki sa pilosopiya ng disenyo, aplikasyon, at mga parameter ng pagganap.

Ang artikulong ito ay galugarin ang mga pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga LNA at PAS, na itinampok ang kanilang mga prinsipyo sa pagtatrabaho, aplikasyon, at mga inhinyero ng trade-off na dapat isaalang-alang kapag pumipili sa pagitan nila.

1. Pangunahing layunin

Ang pinaka pangunahing pagkakaiba ay namamalagi sa layunin ng bawat uri ng amplifier.

• Mababang ingay amplifier (LNA):
  Ang pangunahing papel ng isang LNA ay upang palakasin ang mahina na papasok na mga signal ng RF habang ipinakikilala ang kaunting karagdagang ingay hangga't maaari. Kapag ang mga senyas ay naglalakbay ng malalayong distansya, tulad ng mula sa mga satellite hanggang sa lupa, nawawalan sila ng lakas. Tinitiyak ng mga LNA na ang mga malabong signal na ito ay pinalakas nang hindi nalunod sa ingay ng system, na nagpapahintulot sa mga karagdagang yugto ng tatanggap na maiproseso ang mga ito nang epektibo.

• Power Amplifier (PA):
  Ang layunin ng isang PA ay kabaligtaran. Ito ay tumatagal ng isang medyo malakas na signal ng RF at pinalalaki ang kapangyarihan nito sa isang antas na sapat para sa paghahatid sa mga malalayong distansya o sa pamamagitan ng mga hadlang. Ang trabaho ng PA ay upang matiyak na ang papalabas na signal ay may sapat na enerhiya upang maabot ang inilaang tatanggap na may kaunting pagkasira.

Sa kakanyahan, Ang mga LNA ay nagpapatakbo sa simula ng chain chain (tagatanggap), habang Ang mga PA ay nagpapatakbo sa dulo ng chain chain (transmiter side).

2. Figure Figure kumpara sa kahusayan

• Noise Figure (NF) - LNA's Priority:
  Ang isang mababang figure ng ingay ay kritikal para sa mga LNA. Ang figure ng ingay ay isang sukatan ng kung magkano ang ingay na ang amplifier mismo ay nagdaragdag sa signal kumpara sa isang perpektong walang ingay na amplifier. Para sa mga LNA, kahit na isang maliit na halaga ng karagdagang ingay ay maaaring magpabagal sa pangkalahatang sensitivity ng system. Karaniwang layunin ng LNA para sa isang figure ng ingay sa ibaba ng 1 dB upang mapanatili ang katapatan ng signal.

• Kahusayan - priyoridad ng PA:
  Para sa PAS, ang kahusayan ay mas mahalaga kaysa sa ingay. Ang isang PA ay dapat mag -convert ng mas maraming ng lakas ng DC DC sa RF output power hangga't maaari. Ang mga hindi mahusay na amplifier ay bumubuo ng labis na init, enerhiya ng basura, at nangangailangan ng mga mamahaling sistema ng paglamig. Ang kahusayan ay madalas na ang pagtukoy ng parameter ng pagganap, lalo na sa mga application na may mataas na kapangyarihan tulad ng mga istasyon ng cellular base o radar.

Sa gayon, Ang mga LNA ay na -optimize para sa kaunting kontribusyon sa ingay, habang Ang mga PA ay na -optimize para sa kahusayan ng kapangyarihan.

3. Makakuha ng mga kinakailangan

Ang parehong mga LNA at PA ay nagbibigay ng pakinabang, ngunit ang mga kinakailangang antas ay naiiba batay sa kanilang pag -andar.

• LNA Gain:
  Ang mga LNA ay karaniwang nagbibigay ng katamtamang pakinabang sa saklaw ng 10-30 dB. Masyadong maraming pakinabang sa mga unang yugto ng isang tatanggap ay maaaring humantong sa pagbaluktot at labis na karga ng mga kasunod na sangkap. Ang layunin ay upang magbigay ng sapat na pagpapalakas upang mapagtagumpayan ang ingay ng mga sumusunod na circuit nang walang saturating sa kanila.

• PA GAIN:
  Ang mga amplifier ng kuryente ay karaniwang nagbibigay ng mas mababang pakinabang kumpara sa mga LNA, madalas sa pagitan 10–20 dB. Ang kanilang papel ay hindi upang lumikha ng napakalaking pagpapalakas ngunit upang maihatid ang malaking lakas ng output (sinusukat sa watts) na may kakayahang magmaneho ng mga antenna. Ang mahalaga ay ang pangwakas na output ng kuryente, hindi ang raw number number.

Kaya, Ang LNA Gain ay tungkol sa pagpapabuti ng signal-to-ingay na ratio (SNR), habang Ang pagkakaroon ng PA ay tungkol sa paggawa ng magagamit na kapangyarihan ng pagpapadala.

4. Linearity kumpara sa saturation

• Linearity sa lnas:
  Ang mga LNA ay dapat gumana sa pinaka -linear na rehiyon na posible upang maiwasan ang pagpapakilala ng pagbaluktot sa signal. Ang pagbaluktot ay maaaring lumikha ng mga galit na signal o mga produktong intermodulation na nakakubli sa mahina na nais na signal. Samakatuwid, ang pagkakasunud -sunod ay isang nangungunang pagsasaalang -alang ng disenyo para sa mga LNA.

• Saturation sa PAS:
  Ang mga PA, sa kabaligtaran, ay madalas na nagpapatakbo malapit sa kanilang saturation point upang ma -maximize ang lakas ng output at kahusayan. Maaari itong ipakilala ang pagbaluktot, ngunit dahil ang signal ay ipinapadala (sa halip na masuri), ang pagbaluktot ay madalas na mas matitiis. Ang mga modernong sistema ng komunikasyon ay gumagamit ng mga diskarte sa linearization tulad ng digital predistortion (DPD) upang pigilan ang pagbaluktot ng PA.

Samakatuwid, Ang linearity ay nangingibabaw sa disenyo ng LNA, habang Ang saturation at kahusayan ay namumuno sa disenyo ng PA.

5. Paglalagay sa chain ng RF

Ang posisyon ng mga LNA at PA sa isang tipikal na sistema ng RF ay isa pang pagtukoy ng pagkakaiba.

• LNA Placement:
  Ang mga LNA ay inilalagay kaagad pagkatapos ng antena sa chain ng tatanggap. Ang paglalagay na ito ay nagpapaliit sa epekto ng mga pagkalugi sa cable at sangkap bago ang pagpapalakas. Sa pamamagitan ng pagpapalakas ng signal nang maaga na may kaunting idinagdag na ingay, tinitiyak ng LNA ang mga kasunod na yugto ay maaaring gumana sa isang malakas, malinis na signal.

• PA Placement:
  Ang mga PA ay inilalagay mismo bago ang pagpapadala ng antena sa chain ng transmiter. Matapos ang lahat ng mga modulation, pag -filter, at mga intermediate na yugto ng pagpapalakas, pinalalaki ng PA ang pangwakas na signal upang mabisa itong maglakbay nang epektibo.

Sa gayon, Ang mga lnas ay nagtatrabaho sa harap na dulo ng mga tatanggap, habang Nagtatrabaho ang PAS sa likurang dulo ng mga transmiter.

6. Kakayahang paghawak ng kapangyarihan

• LNA Power Handling:
  Ang mga LNA ay idinisenyo para sa mga antas ng signal ng mababang pag -input, madalas sa saklaw ng microvolt o millivolt. Hindi nila mahawakan ang mga malakas na signal ng pag -input nang walang panganib ng labis na karga o compression. Ang mga mataas na antas ng pag -input ay maaaring mabilis na itulak ang mga LNA sa hindi pagkakapareho.

• PA Power Handling:
  Ang mga PA ay itinayo upang maihatid ang mataas na antas ng kapangyarihan ng output, kung minsan ay mula sa ilang mga watts sa mga mobile device hanggang sa daan -daang mga kilowatt sa mga broadcast transmiter. Dapat silang hawakan ang mga malalaking alon at boltahe, na nangangailangan ng matatag na disenyo ng circuit at pamamahala ng thermal.

Sa madaling sabi, Ang mga LNA ay mga sensitibong aparato na idinisenyo para sa maliliit na signal, habang Ang mga PA ay mga masungit na aparato na idinisenyo para sa output ng high-power.

7. Mga Aplikasyon

• LNA Application:

  • Mga Komunikasyon sa Satellite (upang makuha ang mahina na mga signal ng downlink)
  • Mga teleskopyo sa radyo (para sa pagtuklas ng signal ng malalim na puwang)
  • Mga tatanggap ng GPS (para sa tumpak na pagpoposisyon)
  • Mga istasyon ng base ng wireless (upang mapabuti ang pagiging sensitibo)
  • Pagtatanggol at aerospace radar receiver

• PA Application:

  • Mga mobile phone (upang maipadala ang mga signal pabalik sa base station)
  • Mga Broadcasting Stations (TV at Radio Transmission)
  • Militar Radar Systems (High-Power Pulses)
  • Wireless Infrastructure (4G/5G Base Stations)
  • Mga Uplink ng Satellite (upang magpadala ng data sa orbit)

Sama -sama, ang mga LNA at PA ay sumasakop sa parehong mga dulo ng proseso ng wireless na komunikasyon - pagtanggap at pagpapadala.

8. Mga Hamon sa Disenyo

• LNA Mga Hamon:

  • Pagkamit ng mga ultra-mababang mga numero ng ingay nang walang labis na pagkonsumo ng kuryente
  • Pagpapanatili ng pagkakasunud -sunod sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon ng pag -input
  • Ang pagdidisenyo para sa malawak na bandwidth habang pinapanatili ang mababang ingay

• PA Mga Hamon:

  • Pamamahala ng dissipation ng init sa mga application na may mataas na kapangyarihan
  • Ang kahusayan sa pagbabalanse at pagkakasunud -sunod para sa mga modernong scheme ng modulation
  • Ang paghawak ng malawak na dalas ng mga banda sa mga system tulad ng 5G

Ang mga hamong ito ay nagtatampok ng magkakaibang mga priyoridad: Ang kadalisayan ng signal para sa mga LNA and Paghahatid ng kuryente para sa PAS.

9. Mga Materyales at Teknolohiya

• Lnas:
  Madalas na gumamit ng mga teknolohiya tulad ng GAAs (Gallium arsenide), GaN (Gallium nitride), o CMO para sa pagganap na mababang-ingay. Ang GAAS ay malawakang ginagamit sa satellite LNAs dahil sa mahusay na mga katangian ng ingay.

• PAS:
  Madalas na gumamit ng GaN o LDMOS (sa paglaon ay nagkakalat ng metal-oxide semiconductor) para sa mataas na kahusayan at paghawak ng kuryente. Gan, lalo na, excels sa high-frequency at high-power application.

Ang pagpili ng semiconductor material ay malapit na nakatali sa pagpapaandar ng amplifier.

10. Buod ng mga pagkakaiba -iba

Upang buod ang mga pangunahing punto:

• LNA:

  • Pokus: Paliitin ang ingay, i -maximize ang pagiging sensitibo
  • Makakuha: 10-30 dB
  • Placement: Front End ng Receiver
  • PRIORITY: Linearity at mababang ingay na figure
  • Mga Aplikasyon: Satellite, GPS, Radio Astronomy

• PA:

  • Pokus: I -maximize ang kapangyarihan ng output at kahusayan
  • Makakuha: 10–20 dB
  • Placement: Transmitter back end
  • PRIORITY: Power output at kahusayan
  • Mga Aplikasyon: Broadcasting, Radar, 5G network

Konklusyon

Ang mga mababang ingay na amplifier (LNAs) at mga amplifier ng kuryente (PAS) ay dalawang panig ng parehong barya sa mga sistema ng RF. Habang ang mga LNA ay nakatuon sa pagkuha at pagpapanatili ng mga malabong signal na may kaunting ingay, ang PAS ay tumutok sa pagpapadala ng mga malakas na signal na may pinakamataas na kahusayan. Ang kanilang mga prayoridad sa disenyo, paglalagay sa chain chain, at mga sukatan ng pagganap ay naiiba nang malaki, gayunpaman pareho ay kailangang -kailangan para sa modernong wireless na komunikasyon.

Tulad ng mga teknolohiyang tulad ng 5G, satellite internet, at advanced na radar ay patuloy na lumalawak, ang mga tungkulin ng mga LNA at PA ay lalago lamang sa kahalagahan. Ang pag-unawa sa kanilang mga pagkakaiba ay hindi lamang nakakatulong sa mga inhinyero na magdisenyo ng mas mahusay na mga sistema ngunit tinitiyak din na ang mga gumagamit ng pagtatapos ay nasisiyahan sa maaasahan, de-kalidad na pagkakakonekta ng wireless sa buong mundo.